我国大气灰霾成因及控制——专家为您揭开灰霾的面纱[范文大全]

第一篇：我国大气灰霾成因及控制——专家为您揭开灰霾的面纱

我国大气灰霾成因及控制——专家为您揭开灰霾的面纱

2014-04-22 08:37:44

科学出版社近期发布了中国科学院《2014科学发展报告》。该报告自1997年以来至今已经连续发布了17册。其使命是向社会和决策层报告世界科学的进展与发展趋势，评述科学前沿与重大或热门的科学问题，报道我国科学家所取得的突破性成果，介绍国内外的科技政策与发展战略、我国科学的发展概况及其在世界的位置，向国家提出有关中国科学发展的战略和政策的建议以及如何以科技解决国民经济发展中重大问题的建议，向全国人大和全国政协会议代表提供科学发展背景材料，供科学决策参考。该报告被人们称为“我国唯一的年度科学总览”。今天节选《2014科学发展报告》中有关灰霾成因及控制的一篇文章与大家分享。

我国大气灰霾成因及控制

作者：贺泓 马庆鑫 马金珠 楚碧武（中国科学院生态环境研究中心）

一、我国大气灰霾的特点和成因

随着经济发展和城市化进程的加速，我国以城市群为特征的大气灰霾污染态势日益严峻。气象上将大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中，使水平能见度小于10.0 千米的空气普遍浑浊现象称为灰霾。雾和霾的判识标准为：相对湿度小于80%，判识为霾；相对湿度大于90%，判识为雾；相对湿度80%～90%时，是雾和霾的混合物，按照大气细颗粒物PM2.5和PM1.0(空气动力学直径分别小于2.5和1.0微米)的浓度判识雾或霾的程度。PM2.5的来源可分为一次源(直接排放)和二次源(二次生成)。一次源可分为自然界排放和人为源排放。其中，自然排放源包括：风扬尘土、火山灰、森林火灾、海浪飞沫、生物来源等；人为排放源包括：工业粉尘、机动车尾气颗粒物、道路扬尘、建筑施工扬尘、厨房烟气等。PM2.5的二次生成是指排放到大气中的气态污染物通过多种化学物理过程产生的二次细粒子。人类活动排放的大量气态污染物如二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、氨(NH3)、挥发性有机化合物(VOCs)等，都能够在大气中被氧化产生硫酸盐、硝酸盐、铵盐和二次有机气溶胶(SOA)。这些二次生成的细粒子是大气中PM2.5的重要来源。全球范围内，二次粒子贡献率可达20%～80%，在我国中东部地区常常高达60%。

无论一次颗粒物还是二次颗粒物，在大气中都会经历一个吸湿增长的过程，增重增容，这和当时的污染状况及气象条件都有关系。灰霾形成是内外因共同作用的结果。外因是出现以水平静风和垂直逆温为特征的不利气象条件，而内因则是大气中的PM2.5及其前体污染物的浓度严重超过了由当地天气、地形等因素所决定的环境容量。在持续的静稳天气条件下，污染物不易扩散，并且通过均相和非均相化学过程产生二次颗粒物的积累，并与一次颗粒物叠加导致大气中细粒子超标。自然条件不可控制，大气污染才是真正的内因。20世纪40～50年代的伦敦烟雾事件的主因是燃煤导致的煤烟型污染；之后的洛杉矶光化学烟雾事件的主因是机动车尾气导致的复合型大气污染，其主控因素比较明确。而随着我国社会、经济的跨越式发展，把发达国家经历的不同阶段、不同类型的大气复合污染历程压缩到当下这个特殊阶段，我国大气污染类型已经由燃煤型污染转变为目前燃煤-机动车-工业排放多类型污染、高负荷共存的重度复合大气污染类型，这是发达国家所没有经历过的新情况。

在我国的重度复合大气污染中，氧化剂(O3和OH自由基等)浓度高，有助于SO2和二氧化氮(NO2)等酸性气体向硫酸、硝酸的快速转化，也有助于VOCs向SOA(含有机酸)的转化，进一步加剧灰霾污染状况：一方面，这些酸性组分会促进新粒子生成；另一方面，其与高浓度NH3发生酸-碱反应和非均相成核过程，产生具有强吸湿性的盐，在湿润空气中易于发生吸湿增长，转变成消光能力强的粒子，最终形成灰霾。近期研究结果表明，在复合污染条件下，污染物环境容量下降也是形成灰霾的一个重要原因。在中国科学院战略性先导科技专项“大气灰霾追因与控制”的支持下，我们结合实验室模拟和外场观测结果，发现在高浓度NOx和矿质颗粒物共存的情况下，活化了大气中的分子氧，造成大气的氧化性增强，降低了SO2的环境容量，加速了SO2向硫酸盐的转化，促进灰霾的爆发。

总的来说，虽然我国对PM2.5的污染现状和来源分析已经开展了很多研究工作，但这些工作还不够系统深入。国务院在2013年9月颁布了《大气污染防治行动计划》(“国十条”)，其中提出了很具体的奋斗目标，如污染最严重的京津冀地区到2017年细颗粒物PM2.5浓度要下降25%。为科学控制灰霾污染，实现“国十条”的预定目标，急需加强对PM2.5的科学认识，发挥科技的支撑作用。

二、大气灰霾的防治建议

1.近期防治措施

我们在前期研究基础上提出，在复合污染条件下，单一污染物的环境容量会下降。同时，考虑到我国中东部城市规模大、人口密度高的特殊国情，我国对大气污染物排放的控制应该制定比发达国家更为严格的环保标准，并加强执法力度，督查企业等责任主体严格遵守。只有加大源头控制工作的力度，对致霾重点污染源(主要是燃煤和机动车)排放的PM2.5及其主要气态前体物(SO2、NOx、NH3、VOCs等)严格控制，才能有效地缓解中国的大气灰霾污染问题。根据现阶段的污染特点，提出如下建议：

(1)油品质量和机动车尾气污染控制应该放在最优先的位置。机动车尾气直接排放致霾的PM2.5(含碳颗粒、硫酸盐等)及其前体物(NOx、VOCs、SO2)，对城市圈大气灰霾的形成有较大的贡献。提高油品质量可以促进机动车尾气净化后处理技术的应用，大大降低机动车排放污染。例如，由于油品质量不同步的问题，环境保护部曾两次推迟柴油车国家第四阶段排放标准实施，至今柴油标准仍落后于排放标准的要求。

另外，汽油车的排放法规没有包含对细粒子的限制，汽油车排放对PM2.5的贡献可能被低估。应尽快着手研发汽油车细粒子检测和控制技术，支撑新标准立法。加快淘汰老旧机动车；发展公共交通，缓解城市交通拥堵；立法控制非道路机动车(工程车、农用车等)排放。

和其他污染源相比，机动车尾气污染控制具有技术含量高、易于规模应用和见效快的特点，应该放在目前重中之重的位置。

(2)切实做好燃煤烟气脱硫、脱硝工作。燃煤电厂烟气排放新标准已经相当严格，采用的除尘脱硫、脱硝技术联用给企业带来不小的成本压力。2013年1月京津冀灰霾期间的观测结果表明，PM2.5中硫酸盐浓度居高不下。虽然目前烟气脱硫技术已经普及，但SO2排放仍在高位运行，远未得到根本控制，有必要对环保技术的应用状况进行调查，发现可能出现的漏洞环节，加大监督、执法力度。此外，要尽快推广烟气脱硝技术，遏制NOx排放继续上升的势头，完成“十二五”末期消减NOx排放总量10%的约束性指标。(3)对工业废气污染控制，应该加快立法和新技术研发。工业(工业锅炉、石油、化工、钢铁、水泥等行业)是一次颗粒物和二次颗粒物前体物(SO2、NOx、VOCs等)的重要来源。由于各行业所需环保技术和成本承受能力各异，废气排放控制立法和技术研发进度参差不齐，建议加快工业行业废气排放控制立法工作，重点研发一批PM2.5及其前体物联合控制技术并推广应用。

另外，通过废气排放控制立法也有利于利用市场手段鼓励先进产能，淘汰落后产能，促进产业升级。

(4)农业区应加强NH3排放的控制，严控秸秆燃烧。NH3排放对于污染物气粒转化及颗粒物吸湿增长致霾具有极大的促进作用，农业源NH3排放主要来自畜牧业和农业施肥，建议研究采取相应的控制措施。生物质燃烧排放的颗粒物也是导致灰霾产生的重要原因之一，建议严控农业区特别是城郊区的秸秆燃烧。

2.根本解决措施

我国应该加强环境立法，将清洁空气纳入国民经济和社会发展规划：合理规划能源结构，大力实施节能减排，稳妥推进新能源利用，逐步减少煤炭、石油等传统能源的使用，增加清洁能源和新能源的比重；合理规划产业布局，促进产业升级，淘汰落后产能，发展环保产业，转变经济增长方式，真正实现可持续发展。这些根本解决措施不可能立竿见影，收效必然是一个长期的过程。